师:同学们好,今天我们学习的课题是相交线的第五课时。前面我们学习了平面内直线的位置关系之一——相交线,认识了相交线形成的角,如对顶角、邻补角及其性质。角的度数还可以刻画相交线的一种特殊位置情况——垂直。本节课,我们将从概念应用、性质运用、实际应用三个方面,复习巩固相关知识。
首先,在几何中,两条直线相交会产生一个交点,并形成以这个交点为顶点的四个角。那么,互为对顶角的角有几对呢?
生:有两对。
师:非常好。那三条直线相交于一点,会形成几对顶角呢?同学们可以先思考,这里产生了几组相交直线。像L1与L2,L2与L3,L1与L3,总共有3组相交直线。而一组相交直线产生两对对顶角,这样总共会产生2×3 = 6对顶角。
同学们再接再厉,4条直线相交于一点,同样先思考产生了几组相交直线。这里有L1与L2、L1与L3、L1与L4、L2与L3、L2与L4、L3与L4,共6组相交直线,所以产生了2×6 = 12对顶角。
终极挑战,n条直线相交于一点呢?聪明的你们一定发现规律了,先找相交直线的组数,再将组数乘以2。如何确定相交直线的组数呢?
我们可以这样思考,L1与剩下的n - 1条直线组成n - 1组相交直线;L2与其余n - 1条直线组成n - 1组相交直线,以此类推,直到Ln与其余n - 1条直线,组成n - 1组相交直线。这样相交直线的组数共有n个n - 1的和,也就是n×(n - 1)。但是,这里有个问题,有同学发现,同样一组直线,例如L1与L2,L2与L1,我们算成了两次。所以相交直线的组数实际是n×(n - 1)÷2。对顶角的对数是组数乘以2,结果就是n×(n - 1)。这里老师要提醒大家,我们要关注n的取值范围,n要大于等于2,因为相交直线至少有两条。
相交直线有一种特殊的位置情况——垂直。来看下一题,如图,AC垂直于BC,CD垂直AB于点D,其长度能表示点到直线或线段距离的不同线段有几条?前面我们已经了解,点到直线的距离就是过点作目标直线垂线段的长度。图中垂直关系有两个,AC垂直于BC,CD垂直于AB,由此产生的垂线段有AC、BC、CD、AD、BD,共5条。例如线段AC的长度是指点A到BC的距离,同学们可以指出其他四条线段分别是哪个点到哪条线的距离吗?试一试。
以上我们复习了对顶角和点到直线的距离两个概念,接下来看性质的运用。
如图,直线AB、CD、EF相交于同一点O,如果OE平分角AOC,那么OF平分角BOD吗?为什么?大家仔细观察图形,思考一下,要判断OF是否平分角BOD,需要比较角BOF与角DOF的大小,我们可以找它们的对顶角。
生:角BOF的对顶角是角AOE,角DOF的对顶角是角COE。
师:非常好,所以它们的数量是相等的。那么角AOE与角COE的大小关系呢?条件中,OE平分角AOC,所以角AOE等于角COE,故角BOF等于角DOF,所以OF平分角BOD。具体说理如下。
本题运用对顶角相等的性质,将两个目标角的大小关系转化为其对顶角的大小关系,体现了数学中的转化思想。我们再看下一题。
如图,直线AB、CD相交于点O,角BOE等于角EOD,且角AOE等于10度,求角AOC的度数。
仔细观察图形,我们发现角BOE等于角BOC + 角COE,角EOD等于角DOA + 角AOE。而等式右边的角BOC与角DOA是对顶角,数量相等。又因为条件有角BOE等于角EOD,所以角COE等于角AOE,那么角AOE等于20度。
接下来请同学们准备纸笔和三角板,按要求完成下列问题。如图,直线AB和CD相交于点O,点P为CD上一点。第一小题,过点P作AB的垂线交AB于点M。同学们在画之前想一想做垂线的具体方法。前面老师讲过,做垂线分三步:一靠目标直线,二过点,三画垂线。第一小题的目标直线是直线AB,所以将三角板一条直角边紧靠目标直线AB并移动,使得另一条直角边经过点P并划线,标记垂足M和垂直符号。同理可以完成第二题。
这里的PM和PN是直线AB外的一点P与直线上的一点连接的线段。我们由垂线段最短得PM小于PN。平面中的线垂直会形成多个直角,利用这个可以找到问题的突破口。请看下一题,如图,已知AB是直线,OD平分角COA,DO垂直于OE,以射线OD为始边,小于平角的所有角之和为330度。第一小题,求角COD的度数。同学们可以找一找以射线OD为始边小于平角的所有角,有角DOA、角DOC、角DOE、角DOB,它们的和等于330度。由平面内直线的特殊位置关系,是否可以找到特殊大小的角呢?
